JPH1173949A - 空気亜鉛電池 - Google Patents
空気亜鉛電池Info
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- JPH1173949A JPH1173949A JP23390997A JP23390997A JPH1173949A JP H1173949 A JPH1173949 A JP H1173949A JP 23390997 A JP23390997 A JP 23390997A JP 23390997 A JP23390997 A JP 23390997A JP H1173949 A JPH1173949 A JP H1173949A
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Abstract
容量化する。 【解決手段】空気亜鉛電池のゲル状亜鉛負極2の配合組
成を、亜鉛合金粉100重量部に対してアルカリ電解液
20〜25重量部とし、且つ負極容積に対するこのゲル
状亜鉛負極の充填率を85〜90%とすることによっ
て、過放電漏液を起こすことなく高容量化することがで
きる。
Description
量化に関する。
を正極作用物質とする空気亜鉛電池は、通常の電池に比
べ、正極作用物質を電池内に詰め込む必要がないため
に、負極作用物質である亜鉛をより多く詰め込むことが
可能で、アルカリマンガン電池や酸化銀電池に比較して
大容量が得られるという特徴があり、需要が拡大してき
ている。
れた水銀電池と互換性があるので、その代替とされてお
り、その主用途である補聴器に使用されている。そして
電池交換の頻度をより少なくすることが望まれており、
近年一層高容量化の要望が高まっている。
池を高容量化するためには、ゲル状亜鉛負極の放電利用
率を向上させるか、あるいは作用物質としての亜鉛をよ
り多く充填して理論的な容量を増やす必要がある。
ともよいとはいえ、内容積には限界があるので、亜鉛の
増量には限界がある。また、亜鉛は放電反応後に反応生
成物となって体積が膨張するために、内容積一杯までに
ゲル状亜鉛負極を充填すると、過放電状態になったとき
に、膨張した負極生成物によってアルカリ電解液が押し
出され、空気孔から漏液するという問題がある。
に亜鉛量を増やすためには、アルカリ電解液を減らし、
亜鉛を増やしたゲル状亜鉛負極の配合組成にすればよい
が、アルカリ電解液量が減少すると、亜鉛の放電利用率
が悪化する傾向にあり、亜鉛を増加した分だけ高容量化
を実現するのは困難である。
は、アルカリ電解液比率のより高いゲル状亜鉛負極を使
用することが考えられるが、もともと空気亜鉛電池の亜
鉛の放電利用率は90%以上もあり、放電利用率の向上
による大幅な高容量化は望めない。さらにアルカリ電解
液を増やした分、一定容積に充填される亜鉛量は減少す
るので、結果的に高容量化は達成できない。本発明は、
このような問題を解決するためになされたもので、その
目的は、過放電後の漏液を生ずることなく空気亜鉛電池
をより高容量化することにある。
め、本研究者らが鋭意研究の結果、ゲル状亜鉛負極の配
合組成、負極容積に対するゲル状亜鉛負極体積の充填率
を適正化することにより、過放電後の漏液が生ずること
なく、より高容量化を達成することができることがわか
った。
作用物質とし、負極集電体を兼ねた負極容器に亜鉛合金
粉,アルカリ電解液,及びゲル化剤で構成されたゲル状
亜鉛負極を有する空気亜鉛電池において、前記ゲル状亜
鉛負極の配合組成が亜鉛合金粉100重量部に対してア
ルカリ電解液が20〜25重量部であり、且つ負極容積
に対する前記ゲル状亜鉛負極の充填率が85〜90%で
あることを特徴とする。
の配合組成は亜鉛合金粉100重量部に対してアルカリ
電解液が25〜30重量部程度が普通であるが、これ以
上亜鉛合金粉の配合比率を増やしアルカリ電解液を減ら
すと、亜鉛の放電利用率が低下してしまう。これに対し
本発明の空気亜鉛電池では、ゲル状亜鉛負極の配合組成
が亜鉛合金粉100重量部に対してアルカリ電解液が2
0〜25重量部であるが、ゲル状亜鉛負極体積の充填率
を85〜90%とすることで、放電利用率の低下が最小
に防げることがわかった。
填率であれば、ゲル状亜鉛負極と負極集電体やセパレー
タとの接触が最適になり、放電利用率を良好に保てる。
ゲル状亜鉛負極の充填率が85%未満であると前述の接
触が悪化し、放電利用率も低下してしまう。90%以上
になると放電中に正極触媒を圧迫して放電に悪影響を及
ぼす。
鉛負極の配合組成及び充填率と密接に関係しており、ア
ルカリ電解液の比率が高いゲル状亜鉛負極ほど同じ充填
率でも漏液が発生し易くなる。そして放電生成物の体積
が負極内容積に占める比率M(占拠率、%)は次式
(1)で求められ、これを110%程度以下にするのが
よい。本発明のゲル状亜鉛負極の配合組成及び充填率の
範囲であれば、占拠率Mは112%以下となり、漏液は
発生しない。この点からもゲル状亜鉛負極の配合組成及
び充填率は、本発明の範囲が妥当である。
mm2 )で放電し、放電生成物が酸化亜鉛になると仮定
したときの、放電後亜鉛の体積増加率で、 亜鉛:比重7.14,原子量65.3 酸化亜鉛:比重5.6,分子量81.3 を用いて次式のように計算した。 0.587=[(81.3/5.6)/(65.3/
7.14)]−1=1.587−1
粉,アルカリ電解液及びゲル化剤としてのポリアクリル
酸で構成される。亜鉛合金粉とアルカリ電解液の配合組
成は、表1に示すように、亜鉛合金粉100重量部に対
して、30wt%水酸化カリウム水溶液を32.5,3
0.0,27.5,25.0,22.5,20.0及び
17.5重量部の7種類とした。ゲル状亜鉛負極は、ま
ず亜鉛合金粉とポリアクリル酸(30wt%水酸化カリ
ウム水溶液100重量部に対して1.6重量部)をドラ
イ撹拌し、その後水酸化カリウム水溶液と共にウェット
撹拌して調製した。また、7種類のゲル状亜鉛負極の比
重を、亜鉛合金粉の比重7.14と、30wt%水酸化
カリウム水溶液の比重1.29とを用いて算出し、表1
に示した。
金粉100重量部に対して、30wt%水酸化カリウム
水溶液を25.0,22.5及び20.0重量部の3種
類のゲル状亜鉛負極を使用し、ゲル状亜鉛負極の充填率
を85及び90%として、図1に示すようなPR44型
空気亜鉛電池を作製した。
状亜鉛負極、3はセパレータ、4はパッキング、5は正
極触媒、6は正極缶、7はテフロン膜、8は空気拡散
紙、9は空気孔、10は絶縁シートである。
てゲル状亜鉛負極の重量で調整した。まず電池の形状寸
法より負極内容積307μlを算出し、各々の充填率8
5及び90%に対応する体積を求め、次にそれらの体積
を各々3種類のゲル状亜鉛負極の比重を用いて重量に換
算した。
性炭及びテフロン粉末を混合撹拌して得られた正極合剤
をシート状に圧延し、片面にニッケルメッキしたステン
レスネットを、他面にテフロン膜をそれぞれ圧着して得
られた。また、パッキングはナイロン製パッキングを使
用した。
−ステンレス−銅の3層クラッド材を成形加工して使用
した。正極ケースは、鉄材を成形加工した後にニッケル
メッキを施して使用した。
配合組成が、亜鉛合金粉100重量部に対して、30w
t%水酸化カリウム水溶液を32.5,30.0,2
7.5,25.0,22.5,20.0及び17.5重
量部の7種類のゲル状亜鉛負極を使用し、ゲル状亜鉛負
極の充填率を80,85,90及び95%として、図1
に示すようなPR44型空気亜鉛電池を作製した。ま
た、ゲル状亜鉛負極の充填率は、実施例と同様にゲル状
亜鉛負極の重量で調整した。
20個について、620Ω及び250Ωの連続放電試験
を行った。620Ω連続放電は、PR44型空気亜鉛電
池では、正負極の対向面積に対して0.025mA/m
m2 程度の放電になり放電利用率が比較的良い条件であ
る。250Ω連続放電は、0.05mA/mm2 程度の
比較的重負荷の放電である。表1に結果を示す。各数値
は、20個の電池の平均値である。
25℃−85%RHの環境下において、620Ωで50
0時間放電し、過放電後の空気孔からの漏液を目視調査
した。PR44型空気亜鉛電池の620Ω連続放電は、
200〜350時間程度で放電が終わるので、1.5〜
2.5倍程度の過放電である。空気亜鉛電池では、過放
電により負極内容物が膨張したときに空気孔からアルカ
リ電解液が押し出されて漏液することがあり、25℃−
85%RHのように高湿の環境下では特に漏液しやすく
なる。結果を表1に示す。各数値は、電池20個中の漏
液した電池の個数である。
極の配合組成に関わらず、充填率が85%から80%に
減少すると放電利用率が大きく低下し高容量化できな
い。充填率が85%から90%に増加すると、本発明の
場合は過放電後の漏液特性は悪くならないが、比較例の
場合は漏液特性が悪化する。配合組成が亜鉛合金粉10
0重量部に対してアルカリ電解液が32.5,30.
0,27.5及び17.5重量部のゲル状亜鉛負極の場
合は、充填率を85及び90%にしても高容量化と過放
電後の漏液特性の両方を満足させるものはない。
が、亜鉛合金粉100重量部に対してアルカリ電解液2
0〜25重量部であり、電池の負極容積に対してゲル状
亜鉛負極体積の充填率が85〜90%である本発明品
は、従来の空気亜鉛電池に比較して、高容量化すること
ができ、且つ過放電後の漏液の危険性もない。
るものではなく、本発明に直接影響を及ぼさない、亜鉛
合金粉,ゲル化剤,電解液濃度,正極触媒等の要素につ
いては本発明の範囲を逸脱しない限り、変更して差支え
ない。
従来の空気亜鉛電池に比較して、高容量化され、且つ過
放電漏液の危険性もない電池を提供することができる。
池の断面図。
タ、4…パッキング、5…正極触媒、6…正極缶、7…
テフロン膜、8…空気拡散紙、9…空気孔、10…絶縁
シート。
Claims (1)
- 【請求項1】 空気中の酸素を正極作用物質とし、負極
集電体を兼ねた負極容器に亜鉛合金粉,アルカリ電解
液,及びゲル化剤で構成されたゲル状亜鉛負極を有する
空気亜鉛電池において、前記ゲル状亜鉛負極の配合組成
が亜鉛合金粉100重量部に対してアルカリ電解液が2
0〜25重量部であり、且つ負極容積に対する前記ゲル
状亜鉛負極の充填率が85〜90%であることを特徴と
する空気亜鉛電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP23390997A JP3647218B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 空気亜鉛電池 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23390997A JP3647218B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 空気亜鉛電池 |
Publications (2)
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JPH1173949A true JPH1173949A (ja) | 1999-03-16 |
JP3647218B2 JP3647218B2 (ja) | 2005-05-11 |
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JP23390997A Expired - Fee Related JP3647218B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 空気亜鉛電池 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003521100A (ja) * | 2000-01-25 | 2003-07-08 | ザ ジレット カンパニー | 亜鉛/空気電池 |
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US20070224500A1 (en) | 2006-03-22 | 2007-09-27 | White Leo J | Zinc/air cell |
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1997
- 1997-08-29 JP JP23390997A patent/JP3647218B2/ja not_active Expired - Fee Related
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